變壓器繞組直流電阻測量的應用

井澤清

摘 要：通過對變壓器直流電阻測試原理及方法的分析，得出實踐中變壓器直流電阻測試方法的應用。

關鍵詞：變壓器繞組；直流電阻；測量

前言

在電力系統中變壓器的使用量是相當大的。是電力系統心臟。為了保證它的可靠、安全運行和性能良好，必須對其狀態有清楚地了解，這時就要對主變壓器進行各種試驗。而對變壓器線圈直流電阻的測定是變壓器試驗中即簡便又重要的試驗項目。

通過對變壓器繞組直流電阻可以檢查繞組接頭的焊接質量和繞組有無匝間短路；電壓分接開關的各個位置接觸是否良好及分接開關實際位置與指示位置是否相符；引出線有無斷裂；多股導線并繞是否有斷股等情況。

1 變壓器繞組直流電阻測量的原理

變壓器繞組可視為被測繞組的電感與其電阻串聯的等值電路。當直流電壓U加于被測繞組，由于電感中的電流不能突變，所以直流電源剛接通的瞬間，L中的電流為零，電阻中也無電流，因此電阻上沒有壓降，此時全部外施電壓加在電感的兩端。

式中：U-外施直流電壓（伏）；r-繞組的直流電阻（歐）；i-通過繞組的直流電流（安）；L-繞組的電感（亨）；電流的變化率為正，說明i是上升的，隨著電流的逐漸上升，電阻r上的電壓也逐漸增加，因而電感L上的電壓逐漸下降，電流變化率在減小，這表明電流上升越來越緩慢，到 0時，電壓幾乎下降為零。因此，全部電源電壓施加于電阻兩端，回路電流幾乎不再變化，達到穩定，其穩定電流為i=U/r。

電路達到穩定時間的長短，取決于L與r的比值，即τ=L/r，稱為該電路的時間常數。由于大型變壓器的τ值比小變壓器的大的多，所以大型變壓器達到穩定的時間相當長，即τ越大達到的穩定時間越長，反之時間越短。

測量大型變壓器的直流電阻需要很長時間，因此縮短測量時間（即減小值）對提高試驗工效很有意義。

2 測量方法

應用電橋平衡的原理來測量繞組的直流電阻的方法稱電橋法，這是測量變壓器繞組直流電阻最常用的方法。

式中R3包含了被測電阻的電壓引線電阻，R4包括標準電阻的電壓引線電阻。要滿足R'4R3=R'3R4，必須使被測電阻的引線和標準電阻引線的電阻相等，否則，會引起一定的測量誤差。電流引線要盡量短。

3 縮短測量時間的方法

由于變壓器繞組具有較大的電感和較小的電阻，因此在測量直流電阻時，繞組在直流電壓作用下，從充電到穩定所需的時間很長尤其是容量大、電壓高的變壓器，測量一次動作往往需要十幾分鐘到幾十分鐘，再加上檔位多，像我公司冶煉廠的電解變壓器，一般要花費一天的時間來測量。而運行的變壓器停電時間有是有限的，因此，盡量縮短每次測量的充電時間，是很有必要的。這樣，不僅能夠提高工作效率，同時也減輕了試驗人員的工作強度在實際現場應用中我們通常采用：用全壓恒流電源作電橋的測試法。

當提高電源電壓到3E1，要達到i1的穩定值，只需要t'的時間。而后我們再將電壓降至E1，使i1的電流穩定，這樣就使Rx上獲得一個穩定的橫流，同時節省了時間。實踐證明用全壓恒流電源與雙臂電橋配合使用，能準確迅速的測量大型變壓器的直流電阻，測量時間為常規法的1/8～1/10，并且操作簡單容易實現。

2009年6月25日，在對冶煉廠凈液脫銅變壓器高壓側測量時采用1#干電池作為電源時的試驗數據和充電時間。

從以上數據看出，采用恒流源充電法所需時間只是普通充電法所需時間的1/4。可見，采用這種方法不僅提高了工作效率，而且對電器設備的盡快投入生產運行，贏得了寶貴的時間，提高了經濟效益。

4 測驗結果的分析和判斷

1600KVA及以下的電力變壓器相間電阻的差別。一般不應大于三相的平均值的40%線間直流電阻的差別，一般不應大于三相平均值的2%。

1600KVA以上的電力變壓器，相間電阻的差別不大于2%。

1600KVA以上的電力變壓器，線間電阻的差別不大于1%。

因為電阻與溫度有很大的關系。為了便于比較必須在同一溫度，一般以20℃為準。其公式為：R20=RtKt Kt= T為常數，銅為234.5，鋁為225。

供水三型號為S11-M-750/6容量為750KVA的1#變壓器。在對其做預防性試驗時發現400V側直流電阻不平衡率超標。測試結果如表3所示。

該變壓器400V側直流電阻電阻不平衡率遠大于4%，首先排除分接開關問題，因為變壓器的分接開關只與變壓器的高壓側有關。在對接觸點進行打磨去除氧化層后，在進行測量其直流電阻不變，就排除了測量夾接觸不良的可能。由上表發現bom相直流電阻偏大，好似在bom相繞組中已串入一個電阻，這一電阻的產生可能出現在bom相繞組的首端或套管的引線連接處，懷疑為連接不良造成。為了進一步判斷變壓器內部的連接情況，我們又用自動變比組別測試儀對該變壓器進行了測量，發現其變比都在合格范圍內。據了解此變壓器是剛剛不久前由別處運送來更換原大容量變壓器的，還未投入運行。由此判斷可能是在變壓器運輸過程中震動造成低壓側故障。經分析確認后，送到我廠電修車間吊蓋檢查發現bom相引線與套管連接松動（螺絲連接），經緊固后恢復正常。

通過上述案例可見，變壓器繞組直流電阻的測量能發現回路中重大缺陷，判斷靈敏度和準確性較高，但現場測試中應遵循下面幾個要求，才能夠得到準確的診斷。

（1）通過對變壓器直流電阻進行測量分析時，夾線夾與變壓器引出端子一定要充分接觸，必要時應用砂紙或者銼刀對端子處理明亮干凈后再進行測量。測量時變壓器一定要充電到位，待儀表指針基本穩定后再讀取電阻值，以提高直流電阻測量的正確性和準確性。

（2）測量的數據要進行橫向和縱向的比較、對溫度、濕度、測量儀器、測量方法、測量過程和測量設備進行分析。

（3）分析數據時，要綜合考慮相關的因素和判據，不能單搬規程的標準數值而要根據具體情況具體分析。

（4）要結合設備的具體結構，分析設備內部的具體情況，根據不同情況進行直流電阻的測量，以得到正確判斷結論。

（5）通過繞組分接電壓比試驗，能夠有效驗證分接相關的擋位，而且還能夠檢驗出變壓器繞組的連接組別是否正確。同時對于匝間短路等故障也能靈敏的反映出來，實際上電壓比試驗，也是一種常規的帶有檢驗和驗證性質的試驗手段。

5 結束語

變壓器線圈直流電阻的測定即要選用正確的試驗方法，又要嚴謹細致的判別，才能準確為變壓器“把脈”。